¿Jugará Dios a los dados? Reflexiones sobre mecánica cuántica

“El humano se encuentra profundamente inmerso en ilusiones y ensueños; sus ojos sólo se deslizan sobre la superficie de las cosas y ven formas”. Friederich Nietzsche

Podemos decir con toda seguridad que uno de los postulados de la física que más han repercutido en nuestra visión del universo, tanto a pequeña como a gran escala, es la “Teoría de la Incertidumbre” propuesta en 1926 por el alemán Werner Heisnenberg.

Dicha teoría sostiene que es imposible, mediante términos lógicos, matemáticos, medir al mismo tiempo la velocidad y la posición que ocupa una partícula en algún momento determinado del tiempo.

Las brillantes conclusiones a las que llegó Heisenberg respecto al misterioso comportamiento del universo microscópico se remomtan al 14 de diciembre de 1900, año en que otro notable físico, el alemán Max Planck, daba a conocer ante la Academia de Ciencias de Berlín, que las partículas atómicas no solamente tienen la capacidad de absorber energía, sino también de generarla en cantidades muy específicas y limitadas. Este fenómeno característico de los átomos fue bautizado por el mismo Planck como “cuantización” o teoría de los “cuantos”.

Cinco años después, en 1905, Albert Einstein, en ese entonces un desconocido físico que laboraba en la oficina de Patentes de Berna, Suiza, corroboró empíricamente las predicciones de Planck, demostrando además que no únicamente los átomos tienen la peculiaridad de cuantificar la energía sino que, las propias ondas electromagnéticas -desde los rayos gamma y los rayos X, hasta la luz visible, los infrarrojos y los ultravioleta- son transmitidas en paquetes de energía o “cuantos”.

Con las aportaciones de Einstein sobre el comportamiento de la luz, un paradigma dentro de la física empieza a gestarse, ya que los científicos de aquellos años no podían explicarse el por qué la luz se puede manifestar de dos formas distintas a la vez: como onda y como partícula. A esta dualidad se le conoce como el fenómeno del efecto-fotoeléctrico y, gracias a su descubrimiento y aplicación, Einstein fue galardonado con el premio Nobel de Física en 1921.

Mientras los físicos trataban de explicar el por qué la luz se comporta de esta forma y no de otra, por qué presenta esta dualidad, Wernes Heisenberg se preguntaba a cerca de la relación que podría existir entre el comportamiento de la luz y la mecánica que rige el comportamiento de los átomos, ya que si la luz se comportaba de manera dual, por qué no podría ocurrir exactamente lo mismo con las partículas. En definitiva, si tanto la luz como las partículas de los átomos presenta esta dualidad ¿cómo sería posible entonces medir la posición y la velocidad de los átomos en algún instante del tiempo? Evidentemente, Heisenberg se dio cuenta que la naturaleza microscópica no es tan determinista como lo había planteado Laplace en el siglo XIX, que el método científico, sustentado en lo cuantificable y comprobable, presenta limitantes para comprender muchas de las cosas del mundo, que Dios, contrario a lo que había dicho Einstein, quien por cierto nunca aceptó la idea de lo improbable, “sí juega a los dados”. En definitiva: que la imposibilidad y la incertidumbre para medir al mismo tiempo la velocidad y la posición de una partícula, de un electrón, por ejemplo, resulta imposible de realizar y precisar en términos matemáticos.

Bajo este último argumento, Heisneberg sentó las bases de la Física Cuántica que, entre otras cosas, arguye: “cuanto más corta es la longitud de onda de la luz utilizada para observar la partícula, mayor es la precisión, en la posición, pero mayor es la incertidumbre en la velocidad”; y viceversa: “cuanto más larga es la longitud de onda de la luz utilizada para observar la partícula, mayor es la incertidumbre en la posición, pero mayor la precisión en la velocidad”.

Analógicamente, esto podría ser explicado de la siguiente manera: supongamos que nosotros, simples observadores, tomamos una linterna y con ella alumbramos un determinado material. Como bien sabemos dicho material está compuesto por millones de moléculas que, a su vez, están conformadas por miles de millones de átomos que, por consiguiente, están constituidos por un núcleo y por una nube de electrones que gira a su alrededor. En el momento en que el material es alumbrado, fotones de luz chocarán contra los electrones, provocando que éstos se exciten, que absorban y emitan una cierta cantidad de energía.

La energía emitida, producto de la excitación de los electrones, permite que la retina capte tanto la forma como los colores de los objetos, haciéndolos evidentes y reales nuestros sentidos.

Pero, ¿qué sucede cuando queremos medir la posición de un electrón en el momento en que alumbramos con la linterna? Evidentemente, y debido a que los fotones de luz empiezan a generar movimiento y excitación en dicha partícula, nos sería imposible medir entonces su posición, pero sí, en cambio, su velocidad.

La única posibilidad que tenemos para poder medir con exactitud la posición de la partícula ¡sería apagando la luz!, pero eso resultaría imposible por una sencilla razón: por que en el instante en que apagásemos nuestra lámpara, el haz de luz dejaría de excitar de inmediato a los electrones, de tal suerte que no únicamente estaríamos impedidos para medir el estado de la partícula -su posición y velocidad- sino además la propia existencia del objeto al que pertenece esa partícula. Estaríamos, pues, ante una incertidumbre cuántica.

Pareciera entonces que el único instrumento del que disponemos para conocer y comprender la realidad es la luz, pese a que, paradójicamente, es la luz la que nos separa de aquellos ladrillos fundamentales, átomos y partículas subatómicas como el electrón, que le dan origen y le otorgan la existencia los dos grandes universos que nos rodean: a ese universo macroscópico e inmenso formado por galaxias, soles incandescentes y planetas, y a ese universo diminuto en el que existen unos seres cuyo raciocinio y curiosidad los lleva a preguntarse en todo momento: ¿Es real la realidad? ¿Acaso la realidad existe en función de lo que nuestros sentidos perciben y nuestro cerebro comprende? ¿Somos parte de un Universo cuyas leyes ya están escritas para que conozcamos tan solo algunas partes de su complicado mecanismo? Si ya están escritas y reservadas, ¿llegará entonces el fin de la ciencia como método para explicar la realidad?

La mecánica cuántica, junto con la teoría de la incertidumbre de Heisenberg, han sido dos pilares decisivos que han contribuido a la reflexión filosófica sobre lo que representamos como especie, en el sentido de que, conforme más comprendemos y tratamos de explicar las cosas en términos racionales, más nos alejamos de aquellas verdades esenciales, de aquellos ladrillos fundamentales de los que estamos constituidos.

De aquí se desprende una paradoja: tanto la mecánica cuántica, como la teoría de la incertidumbre, nacieron del pensamiento científico, tanto la una como la otra se están encargando de enterrarlo, al menos así se entiende desde la perspectiva empírica, desde el mundo en el que Dios juega a los dados.

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